(57)【要約】【課題】  フィルムコンデンサの絶縁破壊時の自己回復機能、保安機能の向上を図る。【解決手段】  片面に金属蒸着金属電極を有し、幅方向の片側一端部にマージン部を設け、さらにヘビーエッジ部を有する金属化フィルムとして、マージン部からヘビーエッジ部にかけて、金属の蒸着されていない第一のスリット（領域分割スリット）をフィルムの幅方向に形成するとともに、第一のスリット（領域分割スリット）より長さの短い第二のスリット（ヒューズ機能スリット）をマージン部と連続して設け、た。このような金属化フィルムを２枚重ね合わせて、隣接する金属化フィルムのヘビーエッジ部とヒューズ機能スリットを対向させるように巻回して金属化フィルムコンデンサとした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
片面に蒸着金属電極を有し、幅方向の片側一端部にマージン部を設けた一対の金属化フィルム同士を、マージン部が交互に反対側を向くように積層又は巻回してなるコンデンサ素子の両端面にメタリコン電極部を形成してなる金属化フィルムコンデンサにおいて、
前記一対の金属化フィルムのメタリコン電極部に接続される幅方向一端部をヘビーエッジ部とし、前記マージン部からヘビーエッジ部にかけて、金属が蒸着されていない第一のスリットをフィルムの幅方向に形成するとともに、
第一のスリットより長さの短い第二のスリットをマージン部と連続して設け、
第一のスリット及び／又は第二のスリットによって形成される幅狭部をヒューズとして機能させてなるフィルムを用い、
隣接する金属化フィルムのヘビーエッジ部と第二スリットを対向させたことを特徴とする金属化フィルムコンデンサ。
【請求項２】
片面に蒸着金属電極を有し、幅方向の片側一端部にマージン部を設けた一対の金属化フィルム同士を、マージン部が交互に反対側を向くように積層又は巻回してなるコンデンサ素子の両端面にメタリコン電極部を形成してなる金属化フィルムコンデンサにおいて、
前記一対の金属化フィルムのメタリコン電極部に接続される幅方向一端部の蒸着金属抵抗値を１〜８Ω／□としたヘビーエッジ部とし、
コンデンサとして機能する部分の蒸着金属抵抗値を１２〜３０Ω／□とした静電容量部とし、
０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の幅で前記マージン部からヘビーエッジ部にかけて、金属の蒸着されていない領域分割スリットを２ｍｍ以上１５ｍｍ以下の間隔でフィルムの幅方向に形成するとともに、
第一のスリット及び／又は第二のスリットによって形成される幅狭部をヒューズとして機能させてなるフィルムを用い、
隣接する金属化フィルムのヘビーエッジ部と第二のスリットを対向させたことを特徴とする金属化フィルムコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器、電気機器や産業機器、自動車に用いられる金属化フィルムコンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属化フィルムコンデンサは、一般に金属箔を電極に用いるものと、ベースフィルム上に設けた蒸着金属を電極に用いるものとに大別される。中でも、蒸着金属を電極（以下、蒸着金属電極）とする金属化フィルムコンデンサは、金属箔のものに比べて電極の占める体積が小さく小型軽量化が図れることと、蒸着金属電極特有の自己ヒーリング性能（絶縁欠陥部で短絡が生じた場合に、短絡のエネルギーで欠陥部周辺の蒸着金属電極が蒸発・飛散して絶縁化し、コンデンサの機能が回復する性能）により絶縁破壊に対する信頼性が高いことから、従来から広く用いられている。このような金属化フィルムコンデンサの従来例を図３から図６に示す。
【０００３】
図３および図４において、一方の金属化フィルム３０は、ベースフィルム３１の片面に一方の端の絶縁マージン３４を除き金属を蒸着して形成した蒸着金属電極３２を有し、さらに蒸着金属電極３２は蒸着金属を有しない非蒸着のスリット３５で分割した複数の分割電極３３で構成され、かつ領域分割スリット３５に設けたヒューズ３７により並列接続されている。他方の金属化フィルム４０は、ベースフィルム４１の片面全体に他方の端の絶縁マージン４４を除き金属を蒸着して形成した蒸着金属電極４２を有している。そして、これら金属化フィルムは絶縁マージン３４、４４が重ならないよう、互いに反対端となるようにして重ねて巻き、巻回端面に露出した蒸着金属電極３２、４２にメタリコンを施して、外部電極（メタリコン電極）５０としている。
【０００４】
蒸着金属電極３２に領域分割スリット３５を設けて複数の分割電極３３に区分し、領域分割スリット間に形成したヒューズ３７により分割電極３３を並列接続することが行われているが、これは、前述の自己回復時の短絡電流により絶縁欠陥部周囲のヒューズを溶断して絶縁欠陥部を電気回路から切り離す自己保安機能を形成するものである。
【０００５】
このような金属化フィルムコンデンサにおいて前記自己ヒーリング性能は、蒸着金属電極３２、４２の厚みが薄いほど良好（少ないエネルギーで蒸着金属電極が飛散するため）なことから、図５に示すように、静電容量を形成する静電容量部の幅Ｗの蒸着金属電極厚みを薄くし、５０、５０と接続する部分の厚みを厚くしたヘビーエッジ部３９、４９を有するヘビーエッジ構造も広く用いられている。この構造により、コンデンサの耐電圧を高め、高電位傾度化を図ることができるようになる。
【０００６】
さらに近年では、前述のスリットを格子状に設け微細な電極に細分化してヒューズで並列接続した格子状の分割電極３３（図５、図６（ａ）、（ｂ））も提唱されている。各分割電極３３の面積が小さく、ヒューズの溶断時の容量減少も小さくなるとともに、ヒューズの形状や各分割電極の面積を改良することにより、蒸着金属電極の絶縁回復性能も高めることができるため、さらに高電位傾度化（ベースフィルム１μｍあたりの電圧を高めること）を図れるとされている。
【０００７】
例えば、特開平４−２２５５０８号公報では、領域分割スリットの自由端を丸く形成した格子状の分割電極を用いることにより、分割電極の無い金属化フィルムコンデンサに比べて２倍の電位傾度が達成できると提唱されている。また、特開平５−１３２２９１号公報では、格子状の分割電極からなる金属化フィルムコンデンサで、各分割電極の面積を１０〜１０００ｍｍ２とした場合に直流での電位傾度１３０〜３５０Ｖ／μｍの金属化フィルムコンデンサが実現できると提唱されている。
【０００８】
前述したように、このような金属化フィルムコンデンサに関しては、次のような公知文献が存在する。
【特許文献１】特開平４−２２５５０８号公報
【特許文献２】特開平５−１３２２９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の金属化フィルムコンデンサは、ヒューズ機能により自己保安機能は得られるものの、その動作に不具合が発生し、適切な自己保安動作が行われない場合もあった。
【００１０】
すなわち、ヘビーエッジ構造の金属化フィルムを用いたコンデンサでは、ヘビーエッジ部は蒸着されている金属が多くなっているため、ヘビーエッジ部では自己回復機能が弱いものとなっており、時には自己回復が行われることがない場合も想定される。このような場合には、コンデンサに過電流が流れ続けるおそれがでてくる。
【００１１】
上記従来の技術の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、より確実な保安動作が得られるフィルムコンデンサを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この出願の請求項１に係る発明は、片面に蒸着金属電極を有し、幅方向の片側一端部にマージン部を設けた一対の金属化フィルム同士を、マージン部が交互に反対側を向くように積層又は巻回してなるコンデンサ素子の両端面にメタリコン電極部を形成してなる金属化フィルムコンデンサにおいて、前記一対の金属化フィルムのメタリコン電極部に接続される幅方向一端部をヘビーエッジ部とし、前記マージン部からヘビーエッジ部にかけて、金属の蒸着されていない領域分割スリットをフィルムの幅方向に形成するとともに、第一のスリットより長さの短い第二のスリットをマージン部と連続して設け、第一のスリット及び／又は第二のスリットによって形成される幅狭部をヒューズとして機能させてなるフィルムを用い、隣接する金属化フィルムのヘビーエッジ部と第二のスリットを対向させたことを特徴とする。
【００１３】
この出願の請求項２に係る発明は、片面に金属蒸着金属電極を有し、幅方向の片側一端部にマージン部を設けた一対の金属化フィルム同士を、マージン部が交互に反対側を向くように積層又は巻回してなるコンデンサ素子の両端面にメタリコン電極部を形成してなる金属化フィルムコンデンサにおいて、前記一対の金属化フィルムのメタリコン電極部に接続される幅方向一端部の蒸着金属抵抗値を１〜８Ω／□としたヘビーエッジ部とし、コンデンサとして機能する部分の蒸着金属抵抗値を１２〜３０Ω／□とした静電容量部とし、０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の幅で前記マージン部からヘビーエッジ部にかけて、金属の蒸着されていない第一のスリットを２ｍｍ以上１５ｍｍ以下の間隔でフィルムの幅方向に形成するとともに、第一のスリットより長さの短い第二のスリットをマージン部と連続して設け、第一のスリット及び／又は第二のスリットによって形成される幅狭部をヒューズとして機能させてなるフィルムを用い、隣接する金属化フィルムのヘビーエッジ部と第二スリットを対向させたことを特徴とする。
【００１４】
このような構成の金属化フィルムコンデンサでは、ヘビーエッジ部と対向する位置に、第二にスリットが形成されているため、ヘビーエッジ部のベースフィルムで、短絡状態になった場合には、対向するベースフィルムの第一のスリット及び／又は第二のスリットによって形成された幅狭部がヒューズとして機能して溶断するため、結果として、短絡した部分には電流が供給されなくなる。このように、ヘビーエッジ部で短絡状態となった場合でもコンデンサ全体では、その短絡部分を断線することができるため、金属化フィルムコンデンサの保安性が向上する。
【発明の効果】
【００１５】
以上述べたように本発明によるフィルムコンデンサでは保安性に優れた金属化フィルムコンデンサを提供させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下にこの発明の金属化フィルムコンデンサの構造について説明する。この発明の金属化フィルムコンデンサは、ベースフィルムの片面に金属を蒸着し蒸着金属電極を形成した一対の金属化フィルムを重ねて巻回してコンデンサ素子を形成し、コンデンサ素子の両端面に亜鉛等の金属を溶射してメタリコンからなる外部電極（メタリコン電極）とし、さらにメタリコン電極にリード線を付け、全体を樹脂モールド等により外装を施し、金属化フィルムコンデンサとしたものである。
【００１７】
ここで、ベースフィルムとしては、厚さ２μｍから７μｍのポリプロピレンフィルムを好適に使用することができる。また、厚みが１μｍから５μｍのポリエステルフィルムも好適に使用することができる。そして、ポリプロピレンフィルムの片面にアルミニウム、亜鉛等の金属を蒸着して蒸着金属電極としたもので、コンデンサとして機能する部分を静電容量部としている、また、ベースフィルムの幅方向の一端側は、金属をより厚く蒸着してヘビーエッジ部としている。一方でヘビーエッジ部の反対側の端部は蒸着金属電極を施すことなく、マージン部としている。
【００１８】
静電容量部としては、コンデンサとして機能する部分の蒸着金属電極の抵抗値は１２Ω／□以上、３０Ω／□以下の範囲とする。蒸着金属電極の抵抗値が高くなれば、それに伴い耐電圧が上がり耐久性が向上することが知られている。ただし、蒸着金属電極の抵抗値が高くなりすぎるとフィルムに蒸着する際、そのバラツキが大きくなり、結果として損失を増大させる。このため、蒸着金属電極の抵抗値は１２〜３０Ω／□とすることにより、耐電圧を上げ、耐久性を向上させ、且つ、蒸着金属電極の抵抗値の範囲を一定にコントロールし、損失や諸特性劣化を防ぐことができる。
【００１９】
ヘビーエッジ部としては１Ω／□以上、８Ω／□以下の範囲とする。メタリコン電極に接続される幅方向一端部の蒸着金属抵抗値を１Ω／□未満とすることは、金属蒸着を極めて厚くする必要があり、蒸着が難しくなる。また、静電容量部との厚さの差が大きくなるため、巻き取り作業の際しわができるなど、作業面で不都合があり、生産効率上好ましくない。一方で、８Ω／□を越える場合はメタリコン電極に接続される幅方向一端部の電流強度が非常に弱くなり、実用上好ましくない。なお、ヘビーエッジ部は静電容量部と連続して、なだらかに厚さが厚くなっていくため、前述の抵抗値は、ヘビーエッジ部で最も厚さが厚くなっている部位での値となる。なお、この出願の中では、ヘビーエッジ部とは、静電容量部よりも厚さが厚くなっているところと定義している。
【００２０】
また、静電容量部には、第一のスリット（領域分割スリット）を形成している。領域分割スリットは、マージン部から、ヘビーエッジ部にかけて形成されており、その幅は０．０５〜０．２ｍｍ、その間隔は２〜１５ｍｍとしている。この領域分割スリットによって、金属化フィルムは各領域に分割され、ヘビーエッジ部で電気的に接続した状態となっている。
【００２１】
領域分割スリットの幅を０．０５ｍｍ未満とすることは、工業的に生産するのが難しく、生産効率上好ましくない他、領域分割スリットとして蒸着金属電極を区画しきれず、蒸着金属電極同士がつながってしまう可能性が高くなるため実用的ではない。幅が０．２ｍｍを越える場合は、金属化フィルムの中での静電容量の無効部分が増えるため、このような金属化フィルムを用いたコンデンサは静電容量が減少し、実用的ではない。
【００２２】
金属化フィルムコンデンサにおいては、ベースフィルムの内部で局所的に絶縁欠陥部となり、ベースフィルムの表裏でショートが発生する場合がある。このショートが発生した際には、ショートによるエネルギーにより、ショート部位近傍の蒸着金属が飛散し、絶縁を回復する。これを、自己ヒーリングと呼ぶ。ところで、そのショートのエネルギー量が大きいほど、蒸着金属層のヒーリング領域が大きくなる。そして、時には隣接するベースフィルムをも損傷し、隣接するベースフィルムもショートが発生してしまう場合もある。このように、自己ヒーリングの際のエネルギーが大きい場合には、その影響はコンデンサ内部の広い領域に大きなダメージを与え、コンデンサを劣化させることとなる。
【００２３】
つまり、少ないエネルギーで自己ヒーリングが起きた際、すなわち、ヒーリング領域が小さいうちに、確実に断線することがコンデンサの保安上で重要な要素となる。そのため、自己ヒーリング機能だけではなく、ヒューズ機能によって補完することによって電気回路的にヒーリング部を遮断することが重要である。
【００２４】
一般的には、領域分割スリットの間隔が狭いほど保安性が確実になる。しかし、間隔を狭くすればするほど、領域分割スリットによるコンデンサ容量の無効部分が増えるためコストの増大、コンデンサの大型化を招く。そのため、領域分割スリットの間隔は２ｍｍ以上としておくことが良い。一方で、自己ヒーリングが発生した際に、その自己ヒーリングが発生した領域を電気的に遮断するため、領域分割スリットの間隔を広くすると、一回の自己ヒーリングで失われる静電容量が大きくなってしまう。領域分割スリットの間隔は１５ｍｍ以下の間隔で形成することが好適である。
【００２５】
さらに、領域分割スリット同士の間に、第二のスリット（ヒューズ機能スリット）を形成している。ヒューズ機能スリットは領域分割スリットと平行して形成されている。ヒューズ機能スリットは、マージン部と連続しており、他端は静電容量部内で終端となる。そして、ヒューズ機能スリットによって幅狭に分割された静電容量部がヒューズ部位となる。ヒューズ機能スリットの幅は任意であり、形成されるヒューズ部位の許容電流値を調整するためその幅を調整することができる。さらに、ヒューズ機能スリットの長さやヒューズ機能スリットの本数としては任意である。
【００２６】
以上のような金属化フィルムを、マージン部が交互に反対となるように重ね合わせて巻回すると、ヘビーエッジ部とヒューズ機能スリットが対向するようになる。従って、ヘビーエッジ部のベースフィルムが短絡状態となった際には、対向する金属化フィルムに形成されたヒューズ機能スリットに挟まれた幅狭部（ヒューズ部位）が過電流によるジュール熱により温度上昇し、やがて溶断する。この結果、ヘビーエッジ部の過電流が遮断されるようになる。溶断するのは領域分割スリットの間に形成された複数のヒューズ部位のうちの一つであるため、ヒューズ部位の溶断によって、静電容量の減少となるものの、その影響は最小限に抑えることができる。
【００２７】
このようなヒューズ機能スリットは領域分割スリットと平行して形成されている。従って領域分割スリットによって区画された静電容量部を流れる電流と平行することになり、電流の流れを阻害しない。このため、フィルムコンデンサのｔａｎδを上昇させることもない。
【００２８】
そして、以上のように説明した金属化フィルムを２枚重ね合わせて巻回する。この際、２枚の金属化フィルムはヘビーエッジ部が互いに反対方向となるように重ね合わせられている。これらの金属化フィルムを所定回数巻回してコンデンサ素子を巻回し、巻回端面に金属を溶射してメタリコン電極を形成する。さらに、それぞれのメタリコン電極を介して、外部リードを接続して、フィルムコンデンサを得る。
【実施例】
【００２９】
上記に説明した金属化フィルムコンデンサに用いられる金属化フィルムについて、図面とともに説明する。
【００３０】
図１は、この発明の金属化フィルムコンデンサに用いられる金属化フィルムを示す図面である。ベースフィルム１には蒸着が施され、静電容量部２、ヘビーエッジ部３が形成されている。また、蒸着が施されていないマージン部４がヘビーエッジ部３の反対端に形成されており、マージン部４と連続して領域分割スリット５が４ｍｍの間隔で形成されている。
【００３１】
さらに静電容量部には、ヒューズ機能スリット６が形成されている。ヒューズ機能スリット６は領域分割スリット５と平行に形成されており、その一端がマージン部３と連続している。このヒューズ機能スリットの幅はそれぞれ１ｍｍとし、その間隔は０．７ｍｍの等間隔に形成されている。そして、ヒューズ機能スリット６によって幅狭に分割された静電容量部がヒューズ部位７となる
【００３２】
そして、図２に示すように、以上のように説明した金属化フィルムを２枚重ね合わせて巻回する。この際、２枚の金属フィルムはヘビーエッジ部が互いに反対方向となるように重ね合わせられている。これらの金属化フィルムを所定回数巻回してコンデンサ素子を作成し、巻回端面に金属を溶射してメタリコン電極８を形成する。さらに、それぞれのメタリコン電極を介して、外部リードを接続して、フィルムコンデンサを得る。このフィルムコンデンサはヘビーエッジ部３とヒューズ部位７が対向して重ね合わせられている状態となっている。
【００３３】
このような金属化フィルムを用いた金属化フィルムコンデンサでは、ヘビーエッジ部３のベースフィルム１でショートが発生した際には、当該ベースフィルム１のショート発生部位の蒸着金属電極が飛散し、自己ヒーリングにより絶縁を回復する。自己ヒーリングによっても絶縁を回復できなかった場合には、金属化フィルムコンデンサに過電流が流れるが、この過電流によって、対向する金属化フィルムのヒューズ部位７が発熱し、溶断する。このことにより、ヘビーエッジ部３でショートが発生し、通常の自己回復機能では、絶縁を回復できたかった場合でも、ヒューズ部位７が確実に溶断することになり、金属化フィルムコンデンサの保安性は高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の金属化フィルムコンデンサに用いる金属化フィルムを示す図面で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図である。
【図２】この発明の金属化フィルムコンデンサの一部を示す図面である。
【図３】従来の金属化フィルムを示す側面断面図である。
【図４】従来の金属化フィルムを示す正面図である。
【図５】従来の金属化フィルムを示す側面断面図である。
【図６】従来の金属化フィルムを示す正面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  ベースフィルム
２  静電容量部
３  ヘビーエッジ部
４  マージン部
５  第一のスリット（領域分割スリット）
６  第二のスリット（ヒューズ機能スリット）
７  ヒューズ部位
８  メタリコン電極
３０  金属化フィルム
３１  ベースフィルム
３２  蒸着金属電極
３３  分割電極
３４  マージン部
３５  領域分割スリット
３７  ヒューズ
３９  ヘビーエッジ部
４０  金属化フィルム
４１  ベースフィルム
４２  蒸着金属電極
４４  マージン部
４９  ヘビーエッジ部
５０  メタリコン電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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